MDSATIHO Rauhankatu 15 00170 HELSINKI 17 Puhelin 90-661281 SELOSTE 41974 NÄYTE - ERIEN PÖLKYITTÄINEN MITTAUS TEHTAALLA Esko Leinonen TAUSTAA otantamittauksen käyttö puuta vastaanottavalla tehtaalla on laajentunut varsinkin kuitupuun kiintomittaukseen siirtymisen jälkeen. Käytettävien menetelmien, pino-otannan ja paino- otannan, periaatteet on saatu Ruotsista. otantamittauksen suunnittelussa ei yleensä ole muita ongelmia kuin mahdollisimman oikean otoskoen päättäminen, ja tietoa tämän päätoksen perustaksi saadaan yksinkertaisesti näitä menetelmiä käyttämällä. Otantamittauksen toteuttamisessa sen sijaan tulee ongelmaksi näyteerien kiintomittau~. Vain mikäli tehtaalla on upotuspunnituslaite eli ns. upotusmittari, kiintomittaus nipuittain en yksinkertaista ja otantamittauksen käyttö helppoa.upotusmittareita on maassamme kuitenkin ainoastaan alle 10 kpl, joten niillä ei voida ratkaista ko. ongelmaa.
2 Upotuspunnitusperiaatteella toimiva pienen (alle 1 m3:n) puuerän mittauslaite on käytössä Tanskassa ja saattaa osaltaan tuoda ratkaisun tähän ongelmaan. Paitsi upotusmittarilla näyte-erän kiintomitta voidaan mitata myös käyttämällä upotusallasta eli ksylometriä. LYhyelle puutavaralle on jo olemassa käyttökelpoinen upotusallas ja pitemälle puutavaralle toivotaan voitavan kehitellä vastaavanlainen laitteisto (Ks. Metsätehon seloste 141973). Ellei edellä mainittujen kaltaisia mittauslaitteita ole käytettävissä, jää ainoaksi vaihtoehdoksi näyte-erien mittaus pölkyittäin. Pölkyittäin mittauksella tarkoitetaan erän tilavuuden määrittämistä mittaamalla erikseen jokaisen pölkyn tilavuus läpimitan ja pituuden perusteella. rölkyiträin MITTAUS "KÄ3IN" Yleistä Pölkyittäin mittaus,on aina mahdollista, mutta tietenkin sangen työlästä. Jokainen pölkky joudutaan sekä siirtelyssä että varsinaisessa mittauksessa ja tietojen rekisteröinnissä käsittelemään omana yksikkönään. Pölkkyjen siirtelyä voidaan helpottaa käyttämällä trt~ia ja kuljettimia. Itse mittausta taas helpotetaan pölkyn paksuuden ja pituuden automaattisesti mittaavilla laitteilla. Työläyden vastapainona pölkyittäin mittauksella on merkittävänä etuna se, että erän laatu saadaan näin käsitellen määritellyksi hyvin tarkasti. Alamittaisten ja lahovikaisten sekä eri puulajien osuuksien selvittämisellä vältetään nippukäsittelyssä muuten uhkaava laadun heikkenemisen vaara. Pölkkyjen siirtely Otantamittauksen jatkuva käyttäminen ilman että pölkkyjen siirtelyä koneellistetaan tulee kysymykseen yleensä vain lyhyellä puutavaralla. Mitattu pölkky siirretään käsin joko sivusuunnassa tai pituussuunnassa. Vapaanpituista kuitupuuta ja tukkeja pölkyittäin mitattaessa on syytä
3 käyttää apuna trukkia, joka levittää pölkyt kentälle levälleen tai pieniin kasoihin, joiden välillä on tilaa käsin tapahtuvalle levitykselle. Mittauksen jälkeen trukki kokoaa pölkyt. Pitkää puutavaraa mitattaessa on syytä käyttää pölkkyjen alla teloja, jotka voivat myös olla kiinteitä. Pölkkyjen siirtelyssä voidaan käyttää hyväksi myös painovoimaa. Kuorma tai taakka puretaan kiinteiden, kaltevien telojen yläpäähän. Mitta~s tapahtuu teloilla, ja mitatut pölkyt vierivät telojen ala - päästä kuljettimelle. Tämä menetelmä soveltuu parhaiten tukkien mittaukseen. Mittausta voidaan huomattavasti helpottaa koneellistamalla pölkkyjen siirtely kokonaan. Esimerkkinä kuitupuun pölkyittäisen mittauksen koneellistamisesta tällä tavalla on Kemi Oy :n tehtaiden otantamittausasema. Laitos on rakennettu määräpituisen 2- ja 3-metrisen kuitupuun näyteerien mittausta varten. Kemi Oy:n tehtaalla suoritetaan kaiken maa kuljetuspuun otantamittaus toimitettujen määrien kontrolloimiseksi ja kuljetusmaksun määräämiseksi. Laitos käsittää poikittaiskuljettimen ja kaksi pitkittäiskuljetinta (kuva 1). Näyteniput syötetään trukilla poikittaiskuljettimelle, jonka nopeus on 0.2 m sekunnissa. Poikittaiskuljettimen alapäässä on mies, joka oikoo sumaa ja samalla säätelee kuljettimen liikettä. Poikittaiskuljettimelta pölkyt putoavat pitkittäiselle nauhakuljettimelle (nopeus 1.0 ms), ja niiden läpimitta mitataan pituuden puolivälistä tavallisilla mittasaksilla. Pölkkyjä on kuljettimella yhdestä kolmeen rion&kkain, ja mittaaja voi pysäyttää ja käynnistää kuljettimen helposti polvikytkimillä. Joka 20:nnen pölkyn pituus tarkistetaan pysäyttärnällä pölkky hetkeksi kuljettimen reunassa olevan mitta asteikon kohdalle. Mittauspaikan jälkeen nauhakuljetin jatkuu nopeampana {1. 9 ms) ja vie mitatut pölkyt prosessiin. Muutamien 10. 15 m3 :n erien perusteella saatiin mittauksen ajanmenekiksi 1.8. 2.7 minm3. TYöryhmään kuuluu kolme miestä (oikoja, mittaaja ja ylösottaja).
4 Trukilta kului aikaa noin 1.4 minm3. Laitteella saavutetaan tämän suppean selvityksen perusteella 20. 30% suurempi tuotos kuin maassa mitaten. Kemi Oy:ssä kehitetty ratkaisu näytepölkkyjen mittaukseen on mielenkiintoinen. Poikittaiskuljetinta voitaneen kehittää edelleen tarkoituksenmukaisemmaksi. Kiinteällä mittausasemalla olisi myös mittaustietojen rekisteröinnin automatisointiin hyvät mahdollisuudet. Mittauksen kannalta laitteiston heikkoutena on se, että keskusläpimitan mittauksessa pölkyn keskikohdan määrittäminen tapahtuu aina silmävaraisesti. Kun kuljettimen liike on verraten nopeaa, on vaarana, että mittauskohta siirtyy systemaattisesti joko tyveen tai latvaan päin. Kuorimakoneiden kuljetinratkaisuja olisi nähtävästi verraten helppo soveltaa edellä kuvatun tapaiseen käyttöön. Tärkeää on, että kuljettimen nopeus on mittaukseen sopiva. Ruotsissa on ainakin SCA:lla Tunadali~sa käyt~ssä sahatukkien otantaerien pölkyittäin mittauksessa laitteisto, jossa tukkien siirto tapahtuu poikittaiskuljettimen avulla. Tukit nostetaan trukilla kuljettimen alkupäähän, josta ne siirtyvät yhtenäisenä telana molemmilla puolilla olevien mittaajien ohitse. Tukkien pituudet mitataan mittanauhalla ja läpimitat mittasaksilla latvasta. Sahatukkien otantamittaus pitkittäiskuljettimella esimerkiksi kuorinnan yhteydessä voi jossakin tapauksessa olla mahdollista, jolloin ei tarvitse investoida mittauksen vaatimiin laitteisiin. Tällöin mahdollistuu myös keskusläpimitan käyttö latvaläpimitan tilalla, mikä johtaa nykyistä tarkempaan kuutiointitulokseen. Kuutiointi ja mittavälineet Kuitupuupölkyt kuutioidaan yleensä mittaussäännön mukaisesti pituuden puolivälistä kuoren päältä mitatun läpimitan ja pölkyn pituuden perusteella. Tämä niin sanottu keskuskiintomitta korjataan todelliseksi
5 kiintomitaksi kertoimella, joka yleensä on hieman suurempi kuin 1. Mittauksen kannalta on useinkin kätevämpää mitata läpimittoja pölkkyjen päistä kuin niiden keskeltä. Pölkyn molemmista tai sattumanvaraisesti kummasta päästä tahansa tapahtuvaan läpimitan mittaukseen perustuva menettely on parhaillaan kehitteillä. Tämä helpottaisi huomattavasti varsinkin lyhyiden määräpituisten kuitupuupölkkyjen mittausta, kun pinoa tai kasaa ei tarvitse hajoittaa, ja näin vältytään kokonaan pölkkyjen siirtelyltä. Pölkkyjen pituus on määrä- ja likipituisella puutavaralla todettava esimerkiksi mittaamalla joka 20:nnen pölkyn pituus. Pituushavaintojen aritmeettinen keskiarvo antaa riittävän tarkan tuloksen, vaikka pölkyn tilavuudella painotetun keskipituuden käyttö on myös mahdollista. Läpimitan mittauksessa käytetään yleensä 2 cm:n tasaavaa luokitusta. Mikäli mittauserä koostuu hyvin pieniläpimittaisista pölkyistä, on perusteltua käyttää 1 cm:n tasaavaa luokitusta läpimitan mittauksessa. Pituuden mittauksessa käytetään määrä- ja likipituisilla pölkyillä 1 cm:n tasaavaa luokitusta, vapaanpituisilla pölkyillä yleensä 3dm:n tasaavaa luokitusta. Tukkinäyte-erien mittaus suoritetaan tavanomaiseen tapaan: havutukkien läpimitta latvasta, lehtipuutukkien keskeltä, pituus 3 dm :n kerrannaisina. Havutukkien mittaus tarkentuu huomattavasti, jos saadaan kuutiointiluvut erikseen tyvitukeille ja erikseen muille tukeille. Myös kuoren päältä mitattujen latvaläpimittojen mukaiset kuutioimisluvut helpottaisivat varsinkin rutiinimaista näytteen mittaustyötä huomattavasti. Pölkkyjen läpimitan mittauksessa käytetään yleensä tavallisia mittasaksia. Mitattaessa latvaläpimittoja, varsinkin kasoista, tulevat saksien kärjet helposti pölkyn suuntaisiksi ja kaulaimen ja pölkyn poikkileikkauksen kosketuspinta muuttuu näin pistemäiseksi. Mittavirheiden mahdollisuus on tällöin suuri, samoin kuin mittatikkua käytettäessä. Mittasaksien rakennetta voitaisiinkin muuttaa muun muassa tekemällä kärjet leveämmiksi.
6 Kuljettimella mitattaessa pölkyn pituuden mittaus tapahtuu parhaiten merkitsemällä kuljettimen reunaan pituusmitta-asteikko ja pysäyttämällä pölkky asteikon viereen. Muuten käy pölkyn pituuden mittaus kiinteillä mittauspaikoilla parhaiten mittatangolla, jchon keskusläpimitan mittausta varten voidaan merkitä myös pituuden puoliväliä osoittava asteikko. Myös vapaanpituisten kuitupuupölkkyjen pituuden mittausta saattaa olla mahdollista kehittää niin, että pölkyn pituus määritetään vain osasta näytettä, esimerkiksi joka viidennestä pölkystä. Tavanomaisen kynällä lomakkeelle tapahtuvan mittaustietojen rekisteröinnin ohella on olemassa useita kehittyneempiä menettelytapoja. Esilävistetyille korteille lävistäminer,~s. penstans-menetelmä,on laajalti käytössä Ruotsissa. Pystymittauksessa on meillä käytössä lävistäminen merkkauskovelimen varressa olevan neulan avulla kortille, mutta menettely tuskin tuo etuja pölkyittäin mittauksen yhteydessä. Merkitseminen optisesti luettaville lomakkeille on myös Ruotsissa sangen laajasti käytössä. Varsinkin kiinteillä mittauspaikoilla menettely voitaisiin perustellusti ottaa käyttöön. Mittaajan lukiessa mittaustiedot kasettinauhuriin saadaan ylösottotyö muutetuksi toimistotyöksi. Vaikka varsinaista ajansäästöä näin ei saavutettaisikaan, voidaan henkilokunnan ajankäyttö järjestää rationaalisesti. Yksi henkilö voi tällöin useassa tapauksessa hoitaa koko mittauksen. Samaa nauhuria voitaisiin käyttää myös muissa työnjohdon ylösottotehtävissä. Rekisteröinti- ja jopa laskentalaitteitakin on liitetty suoraan mittasaksiin. Sveitsiläinen Swiss-Perfo-laite lävistää mittaustiedot reikänauhalle. Laitetta markkinoidaan, mutta sitä ei tiettävästi ole Suomessa ainuttakaan kappaletta. Suomalaisen G.v. Alfthanin mittakaulain lävistää samo~n tiedot reikänauhalle. Laitteesta on olemassa vain prototyyppi. Uusi keksintö tällä alalla ovat insinööri Kalevi Visan ja metsänhoitaja Matti Ylisen kehittämät kuutioivat mittasakset. Laite laskee mitatun pölkyn tilavuuden ja tulostaa erän kokonais kappalemäärän ja k~konaiskuution. julkaistaan selostus lähiaikoina. Laitteen prototyypin testauksesta
7 Kiinteillä mittauspaikoilla tapahtuvassa näytteen mittauksessa on syytä pyrkiä mittaustietojen rekisteröintiin sellaisella mene telmällä, joka soveltuu jatkokäsittelyyn ATK:lle. AUTOMAATTISET MITTA USLAITI'EET Sahojen tukkilajittelussa käytetään yleisesti automaattista mittausta. Ruotsissa sahatukkien automaattinen mittaus on vallannut alaa myös luovutusmittauksena. Tällä hetkellä Ruotsissa on kolmisenkymmentä.sahalaitost~ joiden tukkien vastaanotto perustuu automaattiseen mit- tariin. Automaattinen mittauslaitteisto vaatii apulaitteina hajoituspöydän annostelijoineen ja pitkitli::i~uljettimen, sillä pölkyt on saatava kulkemaan yksitellen pituussuunnassa mittauselinten ohi. Varsinaisia mittauslaitteita ovat pölkyn pituuden ja paksuuden mittaavat laitteet. Lisätietojen syöttölaite ja laskenta- ja rekisteröintilaitteet vaihtelevat olosuhteiden ja vaatimusten mukaan. Ruotsissa on wm. sovellutuksia, joissa tukin läpimitta ja pituus tulostetaan näyttölaitteella mittaajalle, joka lävistää tiedot reikäkortille samalla suorittaen tarpeelliset vähennykset ja laatuluokitukset. Käytössä olevat automaattiset mittauslaitteet perustuvat optiikkaan. Pölkyn pituuden mittaus perustuu kuljettimen kulkemaan matkaan tukin ohittaessa valokennolinjan. Pölkyn läpimitan mittaus taas perustuu tukin muodostaman varjon mittaamiseen. Laitteistojen toimittajia ovat mm. ruotsalainen Rema Elektronic AB ja norjalainen AS Elektrisk Bureau (toimii nykyään Datasaabin yhteydessä). Vastikään on markkinoille tu.llilt myös suomalainen A- Elektroniikka Oy lasersäteeseen perustuvalla mit - tauslaitteellaan. Automaattiset mittauslaitteet soveltuvat hyvin järeän puun mittaukseen. Sen sijaan ei ole olemassa kokemuksia niiden soveltuvuudesta vaihtelevan kokoisten ja muotoisten kuitupuupölkkyjen mittaukseen. Läpimittoja saadaankyllä vaikkapa muutaman senttimetrin välein, niin että pölkyn
8 muoto tulee hyvin otetuksi huomioon. Suhteellinen mittausvirhe kuitenkin luonnollisesti suurenee läpimitan pienentyessä, ja Remaja Elektrisk Bureaun laitteilla se vaikuttaa kuitupuupölkkyjen mittausta ajatellen liian suurelta (2- tai 2.5 mm:n luokituksessa ~ 1 mm:n tarkkuus). Suomalainen laite vaikuttaa tässä mielessä lupaavalta lasersäteen suuren mittaustarkkuuden ansiosta (~ 1 mm:n tarkkuus). Automaattisen mittauksen tarkastus on mahdollista järjestää satunnaisotantaan perustuvaksi. Ruotsissa tämä on toteutettu niin, että mittauksen jälkeen laitteisto antaa sattumanvaraisesti, määrätyn otossuhteen perusteella, merkin koepölkystä. Mittaaja mittaa ja kirjaa tukin tiedot käsin. Laskennassa koepölkyt tulostetaan erikseen, Jolloin on mahdollista verrata käsin ja koneellisesti saatuja tuloksia toisiinsa. Automaattinen mittaustietojen rekisteröinti kuuluu olennaisena osana automaattiseen mittaukseen. Mittaajan tehtäväksi jää tällöin ainoastaan toiminnan tarkkailu ja mahdollisten laatuluokitusten ja vähennysten tekeminen. Automaattiset mittauslaitteet ovat tässä suhteessa ihanteellinen ratkaisu näyte-erien pölkyittäin mittaukseen. Ainoana haittapuolena on laitteiden vaatima kohtalaisen suuri investointi.
9 - - - -= - -"" - - - - J - - Kuva 1. Kemi Oy:n ot antamittausasema A. Ljuskälla 0. Parabolisk reflektor B. Stock E. Roterande spegel C. Stockens skugga F. Fotocell Kuva 2. Ruotsalaisen RLMA-mittauslaitteen pölkyn paksuuden nuttausperiaate
10 8 Lampe 0 Retlektor 0 Rotor med pnsmer og blendere 0 Fotoforsterker 0 Rasterskive Optisk detektor 0 0 Motor 0 Tannremoverf0nng ':: 1. Teller og log1kk for diametermöhng Kootrollehet Kuva 3. Norjalaisen EB-mittauslaitteen pölkyn paksuuden mittausperiaate,(. Lazer Kuva 4. SuomalaisenA-Elektroniikan mittauslaitteen pölkyn paksuuden mittausperiaate